一、项目简介

立创地文星是一款采用芯源半导体CW32设计的开发版，具有优秀的ADC性能。依托立创训练营详尽的学习资料，本次项目借助该开发板制作了一款电压电流表，可以0-30V电压ADC测量，显示精度0.1V/0.01V；支持0-3V精确ADC测量，显示精度0.01V；还可以0-3A电流ADC测量，显示精度0.01A。所有资料已经开源，快来复刻吧！

二、项目硬件设计

硬件部分主要是基于训练营的设计资料《CW32数字电压电流表训练营项目教程文档》和【手把手教你做电压电流表】。这里只做简要说明，详情资料请查看官方资料！

项目主要由电源电路、电压及电流采样电路、电压电流模拟采样及标定电路、数码管显示电路、按键及LED指示电路、外设接口电路几大部分组成。

1、电源电路

本次设计直接使用TYPE-C 5V供电搭配隔离模块来防反接防短路与防止测量端对系统的影响。

2、 电压采样电路

依据串联分压原理，以30V DC为例，CW32的ADC 1.5V为基准参考电压时，要确保设计最大量程为30V，通过计算获得分压比：

（1）电阻选择常用阻止同时留有测压余量，选择10K和220K搭配，实际量程约34V左右

（2）同理0-3V电路1:1分压比选择10K。

3、电流采样电路

电流检测本质还是电压检测。设计电流为0-3A，需将采样电路串联入被测电路，通过ADC测得小电阻R0处的压降，再和R0阻值本身计算可得电路电流

4、板载模拟及标定电路

通过分压电阻模拟调压与调流测试项目系统功能，不使用时推下开关即可，使用推上开关接入外接电源，测试与实际测量两不误。

5、数码管显示电路

使用共阴极数码管通过单片机IO口高电平驱动数码管，简单高效，通过限流电阻调节亮度。

三、项目软件设计

开发环境的配置教程文档中的入门教程资料都有详细说明，大家可以多多参考。软件部分同样主要参考了文档中《3.11 实验九：带有标定功能的数字电压电流表》的标定方法和均值滤波算法，以及立创开发板提供的例程。

CW32电流表实现功能所必备的模块和程序功能主要包含如下部分：

• 基础模块：RCC时钟模块、GPIO启动模块；
• 核心模块：BTIM中断控制、ADC模数转换模块；
• 外围模块：LED驱动、数码管驱动、按钮驱动；
• 辅助模块：数据存取、数据处理。

该架构实现电压电流表测量的主要逻辑为：

• 时钟和GPIO为各个功能模块提供tick基础和引脚初始化；
• BTIM中断控制了数据获取、按键操作和显示更新：
  • ADC模数转换实现电路测量的数据获取；
  • 按键实现功能切换、参数标定功能；
  • 原始数据经由数据处理后由数码管更新显示；
• 配置存取实现了参数标定的开关机配置记忆；
• 使用两种循环机制：
  • BTIM中断控制配合时钟实现数据获取、数据显示、读取按键的内部计算；
  • While循环实现外部数据处理和数码管显示更新

四、项目使用说明

1、日常使用

• 电压测量

（1）在VIN与COM孔插入表笔，使用鳄鱼夹接入被测电路，其中红线接正极，黑线接负极；

（2）红色数码管显示值为当前被测电路电压值。

• 电流测量

（1）在AIN与COM孔插入表笔，使用鳄鱼夹接入被测电路，其中红线接输入，黑线接输出；

（2）绿色数码管显示值为当前被测电路电流值。

2、模拟调试

• 电压模拟

（1）在板载测试电路端接入小于30V的电源，推动板载模拟电压开关；

（2）调节模拟调压旋钮，红色数码管显示值即为当前实时电压值，并随旋钮的变化而变化，可在VIN与COM端口接入万用表检测精准度。

• 电流测量

（1）在板载测试电路端接入小于30V的电源，推动板载模拟电流开关；

（2）调节模拟调压旋钮，绿色数码管显示值即为当前实时电流值，并随旋钮的变化而变化。

3、标定与校准

• 电压校准

（1）在VIN与COM孔插入表笔，使用鳄鱼夹接入被测电路，其中红线接正极，黑线接负极；

（2）输入电压调整到5V，万用表显示5V，按下【SW1/切换】按键，红色数码管显示【V.05】，绿色数码管显示标定前电压值，按下【SW2-设置】按键完成5V标定；

（3）输入电压调整到15V，万用表显示15V，按2下【SW1/切换】按键，红色数码管显示【V.15】，绿色数码管显示标定前电压值，按下【SW2-设置】按键完成15V标定。

• 电流校准

（1）在AIN与COM孔插入表笔，使用鳄鱼夹接入被测电路，其中红线接输入，黑线接输出；

（2）输入电流调整到0.5A，万用表显示500mA，按3下【SW1/切换】按键，红色数码管显示【A.0.5】，绿色数码管显示标定前电流值，按下【SW2-设置】按键完成0.5A标定；

（3）输入电流调整到1.5A，万用表显示1.5A，按4下【SW1/切换】按键，红色数码管显示【A.1.5】，按下【SW2-设置】按键完成1.5A标定。

五、结语

本工程差不多耗时1个月完成，借助立创训练营的平台和本项目实操经历，我学会了PCB设计、3D外壳绘制，彩色面板绘制、元器件焊接、工程软件设计等相关经验，同时了解了电压电流表的工作原理，提升了自己的动手能力。个人时间经力有限，文档多有描述错误和理解不到位之处敬请指正，谢谢。